L'uomo ha da sempre utilizzato l'energia fornita dall'acqua in movimento. Sia gli antichi Greci che i Romani adoperarono le prime ruote idrauliche, per sostituire il lavoro manuale con quello meccanico nei mulini per la macina del grano. Lo sfruttamento dell’energia dell’acqua si diffuse poi nel Medioevo con le ruote idrauliche usate per il sollevamento dell’acqua per l’irrigazione dei campi e per la bonifica dei terreni paludosi o per muovere i telai per la produzione tessile.
Mulino ad acqua nella campagna inglese
Nel XIX secolo, in seguito alla scoperta dei fenomeni elettrici, apparve, molto chiaramente, la convenienza di modificare le ruote in turbine e trasformare l’energia potenziale posseduta dall’acqua in energia elettrica. I primi esperimenti, per la produzione di elettricità sfruttando la forza dell’acqua, si ebbero in Inghilterra nel 1881 e, nello stesso anno, venne inaugurato l’impianto di illuminazione elettrica del teatro alla scala di Milano, l’11 gennaio 1881.
In una centrale idroelettrica, l’acqua presente nel bacino viene fatta passare in una condotta, detta condotta forzata, in modo che per la forza di gravità, l’acqua inizi a muoversi verso il basso sempre più velocemente. L’acqua in caduta viene inviata su una gigantesca turbina facendola ruotare. A sua volta la turbina è collegata ad un generatore elettrico che trasforma il movimento in Energia Elettrica, completando il ciclo.
Portata e caduta sono i due fattori più importanti presi in considerazione per la realizzazione di una centrale idroelettrica. La portata è la quantità d’acqua che passa in un secondo all’interno di una certa sezione di condotta e dipende dalla dimensione del corso d’acqua, dalle precipitazioni stagionali, dalle dimensioni del bacino. La caduta è invece è la differenza di altezza tra il bacino e la centrale.
Una centrale idroelettrica, quindi, è costituita da un insieme di strutture di grandi dimensioni fondamentali per la trasformazione dell’energia. Queste sono: le opere di sbarramento, le opere idrauliche, le turbine, l’alternatore e il trasformatore.
OPERE DI SBARRAMENTO
Una diga interrompe il corso d'acqua e crea un invaso che può essere un serbatoio, o un bacino, dove il livello dell’acqua è mantenuto pressoché costante.
Sotto la diga della centrale idroelettrica di Ridracoli
OPERE IDRAULICHE
Canali e gallerie di derivazione inviano l’acqua in vasche di carico e tramite condotte forzate, nelle turbine dotate di valvole di sicurezza e organi di regolazione della portata (distributori) secondo la domanda d'energia.
Vengono messe in movimento dal passaggio dell’acqua, che poi ne esce finendo nel canale di scarico dal quale viene restituita al fiume. La massa d’acqua che ha messo in azione le turbine non è inquinata, quindi ne possono beneficiare le aziende agricole che si trovano in prossimità della centrale.
Le turbine sono delle macchine motrici che trasformano l’energia cinetica posseduta da un fluido (un liquido o un gas), in movimento, in energia meccanica, legata al movimento delle parti meccaniche, che, a sua volta, può essere trasformata in energia elettrica da un generatore collegato all’albero rotore della turbina. Le turbine si distinguono in idrauliche, se mosse dall’acqua, o a vapore se azionate dal vapore di una caldaia. Le turbine idrauliche sono dotate di due organi fondamentali: la girante (la parte mobile e fornita di pale sulle quali agisce la massa d’acqua) e il distributore (la parte fissa che invia l’acqua sulle pale della girante).
GENERATORE
Macchina elettrica rotante in grado di trasformare in energia elettrica l'energia meccanica ricevuta dalla turbina cui è direttamente collegato tramite un “albero rotore”.
TRASFORMATORE
Abbassa l'intensità della corrente prodotta dall'alternatore, elevandone però la tensione a migliaia di Volt prima che sia convogliata nelle linee di trasmissione. Quando l’energia elettrica arriva al sito di impiego, prima di essere utilizzata passa di nuovo attraverso trasformatore che ha il compito inverso: alza l'intensità di corrente ed abbassa la tensione per renderla adatta agli usi domestici.
L’acqua è una fonte naturale presente sul nostro pianeta in grande quantità e per questo in grado di fornire grandi quantità di energia.
VANTAGGI
L’acqua è una fonte inesauribile di energia proprio per la sua quantità (circa i due terzi della superficie del nostro pianeta sono coperti d’acqua) e per questo è in grado di fornire grandi quantità di energia; è pulita, perché non provoca alcun tipo di inquinamento sul pianeta, è gratuita perché disponibile per tutti nei mari, laghi e fiumi o sotto forma di pioggia o neve senza dover pagare nulla per ottenerla.
SVANTAGGI
La costruzione di tutte le strutture, che compongono la centrale idroelettrica, modificano profondamente l’ambiente generando quello che si chiama impatto ambientale.
La presenza di grandi quantità d'acqua stagnanti, in una certa posizione, può provocare alterazioni del microclima, in quanto, l'enorme massa d'acqua, evaporando, a causa del calore, genera delle nebbie.
Alterazione degli ecosistemi (le dighe, bloccando l'acqua nel bacino, impediscono agli animali del luogo di abbeverarsi (che, quindi, si allontanano da quei luoghi), inoltre l'acqua non può essere usata per irrigare i campi, in prossimità dei luoghi in cui si trova la diga, e quindi molte specie vegetali, preesistenti scompariranno.
Possibilità di gravi incidenti, generalmente dovuti all'uomo e alla sua incoscienza, che pone i guadagni al di sopra della sicurezza dell'umanità stessa, come avvenuto per il DISASTRO DEL VAJONT.
Vediamo cosa è accaduto ...
Il disastro del Vajont
Animazione digitale della frana del monte Toc
La notizia del disastro del Vajont trasmessa da un telegiornale locale
Nella notte del 9 ottobre 1963, una frana cade nel bacino artificiale della diga del Vajont. Un'enorme massa d’acqua supera lo sbarramento della diga e si abbatte sulla valle sottostante: le vittime sono circa 2000. La valle del Vajont è una gola alta e stretta che taglia il Monte Toc, sul confine tra Veneto e Friuli.
Nel 1928 una perizia la definisce il sito ideale per un bacino idroelettrico e nel 1940 la SADE (Società Adriatica di Elettricità) presenta la domanda per la costruzione di una diga. Sono gli anni della Seconda guerra mondiale: sfruttando una situazione di confusione e vuoto di potere, la SADE ottiene i permessi necessari con procedura non regolare. I lavori iniziano nel 1957 tra le proteste degli abitanti, che si sentono in pericolo: la zona è soggetta a frane e la diga potrebbe avere gravi conseguenze sulla stabilità del Monte Toc. La SADE da una parte rassicura la cittadinanza, ma dall’altra modifica il progetto originario, addirittura aumentando la capacità della diga.
Alla fine degli anni ’50 l’Italia si avvia verso la nazionalizzazione dell’energia elettrica: le società private devono cedere i propri impianti allo Stato. La SADE velocizza i lavori per vendere allo Stato un impianto funzionante e quindi più costoso. Il 4 novembre 1960 il Monte Toc ha un cedimento. Perizie geologiche indicano che i continui riempimenti e svuotamenti d’acqua compiuti per i collaudi sono estremamente pericolosi per la stabilità della montagna. La SADE non riferisce i risultati di queste perizie al Ministero e il 14 marzo 1963 lo Stato acquista l’impianto. Dal 2 settembre 1963, all’interno del Monte Toc comincia a verificarsi una serie ininterrotta di scosse. La diga viene comunque riempita per l’ultimo collaudo e l’acqua immessa supera i limiti di riempimento suggeriti dalle perizie. Alle 22:39, 270 milioni di metri cubi di roccia si staccano dal Monte Toc, franando nel bacino del Vajont. Un’onda alta più di 100 metri si infrange sulla diga, che regge l’urto e resta intatta. Un muro d’acqua di decine di metri supera però lo sbarramento e cade nella vallata.
Longarone e altri paesi vicini vengono spazzati via nel giro di pochi minuti. Il mattino seguente il territorio è un immenso deserto di detriti. Le case sono abbattute dalle fondamenta e i corpi delle vittime sono stati trascinati a valle per chilometri. Il processo riconosce la responsabilità penale di chi ha diretto i lavori. La frana era stata prevista e il disastro poteva essere evitato.